[发明专利]应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔，尤其是一种驱动冷却塔冷却风扇的水轮机，具体地说是一种不带减速箱，通过合理设计各部分尺寸尤其是进水座环和转轮的关键参数使水轮机的输出转速为风机转速额定值从而省去传统反击式水轮机使用的减速箱的应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机。

背景技术

众所周知，空调冷却塔尤其是工业空调冷却塔，在设计时冷却循环水都留有足够多的富裕能量，为了实现节能的目的，使用水轮机回收这部分富裕能量，将其转化为水轮机的旋转机械能用于驱动冷却风扇，省去了传统的大功率冷却电机，节能效果十分显著。

现在我国的工业空调冷却塔循环水富裕水头一般在4m～15m之间，布水管处需要0.5m～1m的压力水头，因此用于回收这部分循环水富裕水头的水轮机工作在有背压的环境，而冷却塔风机转速较低，为了做到与冷却塔风扇直联，必须选用低速混流式水轮机，而目前在我国水轮机型谱中，能满足这种工作环境的与冷却风机直联的低速混流式水轮机还没有，需采用将一般混流式水轮机通过一个减速器与冷却塔风机相联的驱动模式，由于减速箱的工作条件较差，不仅噪音大、寿命短，而且也相应地提高了制造成本。因此研制出这种满足这种工作环境的低单位转速与冷却塔风机直联的混流式水轮机，有着重大的现实意义。

申请人通过大量计算分析和实验认为，只要合理地对水轮机各部分的尺寸进行设计就可将水轮机的输出转速控制在希望的范围之内。

发明内容

本发明的目的是针对带有减速箱的冷却塔用水轮机存在的噪音大、故障率高，制造和维护成本高的问题，设计一种效率高、尺寸小的可广泛应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机，从而使冷却塔用水轮机彻底与齿轮减速箱告别。

本发明的技术方案是：

一种应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机，它包括：

一个进水的蜗壳1；

一个环形布置有单列导叶的座环2；

一个由下环3、曲面叶片4、上冠5组成的低转速混流式水轮机转轮12；

一个直锥型出水管9以及一个侧出水箱10；

所述座环2安装在蜗壳1的内侧，座环2中的导叶之间的进水口与蜗壳1的出水通道相通，蜗壳1的进水口与冷却塔循环水管的出水口相通，座环2中的导叶之间的出水口与转轮中间的曲面叶片4之间形成的进水口相通，曲面叶片4之间形成的出水口与直锥型出水管9的进水口相通，直锥型出水管9的出水口与侧出水箱10的进水口相通，侧出水箱10的出水口与冷却塔循环水管的进水口相通，其特征是所述的转轮12上安装有轴承座6，轴承座6中安装有轴7，轴7上直接安装有冷却风扇叶片；单位转速的值为28-42，式中n为冷却风扇叶片的额定转速，D1为转轮12进水口直径，H为进塔水压。

所述的转轮流道部分高度H1与转轮12的进水口直径之间的关系为：H1/D1＝0.35～0.42，转轮12的出水口直径D2与进水口直径D1的比值D₂/D₁＝0.4～0.6，转轮12的上冠面与下环面均为曲面，其中形成上冠面的母线平均曲率为1.6rad/m～1.7rad/m，形成下环面的母线平均曲率为4.8rad/m～4.9rad/m；转轮12中的曲面叶片4的数量为16～20，曲面叶片翼形最小厚度与最大厚度之比为0.28～0.34。

所述的座环2中的导叶成单列布置，它既起导流作用又起支撑作用，导叶的内圆直径D4、外圆直径D3与转轮12进水口直径D3之比D₄/D₁、D₃/D₁的比例分别为1～1.1与1.15～1.25，导叶的数量为15～19，导叶采用负曲率翼形。

所述的直锥型出水管9的高度H2为转轮12进水口直径D1的0.2～0.5倍，直锥型出水管9出口直径D5为转轮12进水口直径D1的0.45～0.75倍。

所述的侧出水箱10的高度H3为转轮12进水口直径D1的0.2～0.4倍，侧出水箱10共设置有4个出水口，每个出水口宽度B为转轮12进水口直径D1的0.4～0.6倍。

所述的水轮机的左右方向最大尺寸L1为转轮12进水口直径D1的1.8～2.0倍，其前后方向最大尺寸L2为转轮12进水口直径D1的1.7～1.9倍。